两相混合式同步电动机的SVPWM控制面包机
2022-06-30 13:26:42
两相混合式同步电动机的SVPWM控制
两相混合式同步电动机的SVPWM控制 2011年12月09日 来源: 1 引言 空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)是一种适合同步电动机运行机理,满足圆形气隙磁场要求的控制方法,使用该方法可以减小逆变器的输出电流畸变和转矩脉动。此外该方法还具有编程简单、数字化实现方便的特点,因而得到了广泛的应用[1,2]。 本文提出了一种新颖的基于H桥结构的两相SVPWM控制方法,并将其应用到两相混合式同步电动机的控制中,仿真和实验的结果表明该方法是可行的。2 两相SVPWM的实现2.1 两相混合式同步电动机的功率驱动电路结构 两相混合式同步电动机的功率驱动电路如图1所示:采用H桥结构,通过双极性PWM的工作方式对功率器件进行控制[3]。H桥驱动的两相SVPWM与三相的不同点是: (1)通常三相SVPWM控制的功率开关管工作状态有8种:其中6种为非零矢量,2种为零矢量;而两相SVPWM只有4种非零矢量,无零矢量。 (2)三相SVPWM控制当t1+t2<Ts时,Ts为载波周期,可以通过增加零矢量来满足频率约束;而两相H桥驱动由于没有零矢量,因此采用通常的方法很难实现svpwm控制。2.2 两相SVPWM控制的工作原理 考虑到DSP具有快速数据处理能力,本系统采用TMS320F240作为主控单元。由其发出控制信号,对H桥功率器件进行双极性控制。以下为了分析方便,忽略掉同一桥臂驱动信号的死区影响,并将对角线上的驱动信号用同一符号表示:A相绕组的驱动信号的相位正好相反;B相绕组的驱动信号的确定方法与A相类似。 因此,由A相功率管Tr1的驱动信号C1以及B相Tr5的驱动信号C2就可以确定给定电压空间矢量所处的空间位置。 由图1驱动信号C1和C2的工作状态,其功率电路的拓扑结构如图2所示:图2中“1”表示每相H桥左臂上桥功率管为闭合状态,左臂下桥功率管为断开状态;H桥右臂功率管的工作状态与左臂正好相反,则该状态为给绕组施加正向电压+U;“0”表示每相H桥左臂上桥功率管为断开状态,左臂下桥功率管为闭合状态,该状态为给绕组施加反向电压-U;U为逆变器的母线电压。通过观察A相Tr1的驱动信号C1以及B相Tr5的驱动信号C2,驱动电路只有4种工作状态,值得注意的是其中无零矢量状态。 根据C1、C2或的状态将电压空间矢量分为4个扇区,如图3 所示。4个基本电压空间矢量的模为,互差90º电角度。SVPWM的工作原理就是利用两个相邻的基本电压矢量的组合来逼近任意给定的电压矢量,在一个工作扇区中的合成矢量越多,则实际磁链波形就越逼近正弦。2.3 两相SVPWM参数的确定 为表述方便,先给出定义:主扇区——给定电压空间矢量所处的扇区;辅助扇区——与主扇区正对的扇区,用于满足频率约束;非工作扇区——与主扇区相邻的两个扇区。 由于4个扇区的参数确定方法类似,以下以扇区I为例,说明两相SVPWM控制的参数确定原则。若给定电压空间矢量处于图4所示的I扇区,则扇区I为主扇区,扇区III为辅助扇区,扇区II、IV为非工作扇区。 两相SVPWM的工作原理如图4所示:图中的U*为给定电压矢量,U1、U2为U*所在扇区I的两个相邻的基本电压矢量,t1、t2为给定电压矢量U*等效作用于基本电压矢量U1、U2的时间。由于t1、t2的和通常并不等于载波周期Ts,因此要满足频率约束条件可将相差的时间平均地分配到主扇区Ⅰ以及辅助扇区Ⅲ中。将图4中的DU平分为两部分,其中
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